CaO・Al
2O
3骨材使用コンクリートの遷移帯改質効果芝浦工業大学 学生会員 ○中西 縁 芝浦工業大学 正会員 伊代田 岳史
1. 研究背景および目的
近年，塩化物イオンのコンクリート内部への浸透抑 制を目的として，カルシウムアルミネートを主原料と した新しい人工骨材(以下
CA
骨材)の研究が進められ ている．CA
骨材は水およびセメント水和物であるCa(OH)
2と反応することで生成物を析出し，コンクリート中に侵入した塩化物イオンをフリーデル氏塩として 固定化することで，コンクリート中の自由塩化物イオ ンを減少させると考えられている．一方で，複合材料 であるコンクリートは，骨材とセメントペーストとの 間に遷移帯が存在し，一般的に，ポーラスな脆弱層で あることからコンクリート中の弱点とされている．コ ンクリート内部への劣化要因の侵入を防ぐためには，
この遷移帯の改質が必要と考えられている．そこで，
カルシウムアルミネートの水和反応による生成物と，
塩化物イオンとの反応によってフリーデル氏塩が析出 することで
CA
骨材界面が緻密化し，遷移帯の改質につ ながるのではないかと考えた．本研究では，CA
骨材を 使用したコンクリートの物理的性質と遷移帯改質効果 の確認を目的として，各種試験を実施した．2. 実験概要
2.1 配合・使用材料
表
-1
に本研究で使用したコンクリートの計画配合を 示す．各配合は単位水量を一定にし，既往の研究1)を参 考とし，セメント種類は普通ポルトランドセメント(以 下N
，密度3.16 g/cm
3)
と低熱ポルトランドセメント(
以 下L，密度 3.22 g/cm
3)を使用した．練混ぜ水として水道
水および3%
濃度NaCl
水溶液(
以下，塩水)
を用いた．表 中の記号の0，100
はCA
骨材の置換割合，Sは練混ぜ 水として塩水を用いたことを示している．養生方法は，塩水を用いた供試体を水中養生した場合の塩化物イオ ン溶出を避けるため，すべて封かん養生とした．粗骨 材には
CA
骨材(
密度2.86 g/cm
3，F.M.6.80
，図-1)
および 大分県津久見市上青江胡麻柄山系新大分鉱山の砕石(
以 下，天然骨材，密度2.70g/cm
3，F.M.6.62)
を使用し，表-1 コンクリートの計画配合とフレッシュ性状
スランプ 空気量
(%) (cm) (%)
N0 951 ― 7.5 4.7
N100 ― 3.5 4.4
N100-S ― 4.0 5.4
L0 954 ― 10.5 3.2
L100 ― 13.0 3.2
L100-S ― 10.0 4.7
記号
フレッシュ性状
N
L
50 170 340 854 852
1010 1007 単位量 (kg/m3)
W C S G CA
セメント種類W/C
(a) (b)
図-1
CA
骨材 図-2 試験体状況細骨材には千葉県君津市産の天然山砂(密度
2.62 g/cm
3 ，F.M.2.47)
を使用した．2.2 試験体の事前処理
図-2に試験体の状況を示す．φ100×200mmのコンク リート供試体を材齢
21
日，49
日で50mm
幅に切断し，再度
7
日間封かん養生の後，材齢28
日，56
日から7
日 間40
℃の乾燥炉に静置した．乾燥による質量減少量が，全体質量の
1%
以下になったことを確認し，各試験に用 いた．2.3 真空吸水試験
試験体は，側面をアルミテープで覆いプラスチック 容器に並べ，容器内に供試体高さの半分(2.5cm)まで水 を注入した後，真空脱気を施した
(
図-2(a)
参照)
．なお，試験体下面が容器に接しないよう下部には添え木を設 置し，容器底面から
1cm
程度浮かせた状態とした．真 空状態を3
時間保持した後に試験体を割裂し，試験体 内部への水の浸透深さを測定した．測定箇所は試験体 中心部の5
点とし，測定値の平均を吸水深さとした．2.4 簡易透水試験
試験体には，漏水の無いよう試験体上面にシリコン シーリング材を用いてプラスチックカップを固定し，
初期重量を初期値と設定した．容器内に
100cc
の水を注 キーワード コンクリート，CA
骨材，塩化物イオン，フリーデル氏塩，遷移帯連絡先 〒135-8548 東京都江東区豊洲 3-7-5 芝浦工業大学
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Ⅴ-41 第44回土木学会関東支部技術研究発表会
入し，計測時に排水して水の減少量と試験体の重量を 測定した(図-2(b)参照)．試験体重量の増加分と初期重量 から吸水率を計算した．測定後，再度容器に
100cc
の水 を注入し，測定を繰り返した．3. 実験結果・考察 3.1 圧縮強度試験
図-3に材齢
28
日，56
日での圧縮強度試験結果を示す．粗骨材を
CA
骨材とすることで，天然骨材を使用した場 合と比較するとN
を用いた供試体では強度が増加し，L
を用いた場合はわずかではあるが強度が減少した．CA
骨材による生成物は強度には寄与しない可能性がある．3.2 真空吸水試験
図
-4
に材齢28
日での真空吸水試験結果を示す．粗骨 材をCA
骨材にすることで，N
，L
どちらのセメントを 用いた試験体においても吸水深さが増加した．CA
骨材 の特徴として，図-1
のように多孔質であることが挙げ られ，骨材表面の多数の孔を経由することで水が浸透 しやすくなったためと考えられる．また，CA
骨材，塩 水を用いた配合では，N，Lどちらのセメントを用いた 試験体においても吸水深さが減少した．3.3 簡易透水試験
図-5，6に材齢
28
日での簡易透水試験結果を示す．CA
骨材，塩水を用いた配合では，N
，L
どちらのセメ ントを用いた試験体においても吸水率が減少した．これら試験の結果より，骨材界面に生成した水和物 による遷移帯改質効果の可能性が考えられた．
4. まとめ
1) N
を用いた供試体においてCA
骨材を用いた場合，圧縮強度が増加した．
2) 真空吸水試験では，N，L
どちらを用いた供試体においても，
CA
骨材，塩水を用いることでコンクリート 内部への吸水深さが減少した．3)
簡易透水試験では，N
，L
どちらを用いた供試体に おいても，CA
骨材，塩水を用いることでコンクリート 内部への吸水率が減少した．以上より，
CA
骨材を用いたコンクリートは，塩化物 イオンが存在した場合，フリーデル氏塩などの水和生 成物により遷移帯が改質する可能性が考えられた．し かし，塩化物イオンによるバルク部の改質に伴う緻密 化の可能性もあり，今後さらなる比較・検討が必要で あると考えられる．謝辞：本研究はデンカ株式会社との共同研究である．
図-3 材齢
28
日，56日圧縮強度試験結果図-4 材齢
28
日真空吸水試験結果図
-5
材齢28
日N
簡易透水試験結果図-6 材齢
28
日L 簡易透水試験結果
参考文献1)
増田卓司，伊代田岳史：塩素固定化能力を持つ骨材及び 混和剤を用いたコンクリートの性能の把握；2015
年度芝 浦工業大学工学部土木工学科卒業論文2)
伊藤慎也，庄司慎，盛岡実，伊代田岳史：CaO
・Al
2O
3骨材の塩化物イオン浸透抑制効果とその機構；平成
28
年度コンクリート工学年次論文集，Vol.38
，No.1 3)
伊藤慎也，盛岡実，伊代田岳史，丸山一平：カルシウムアルミネート系骨材による遷移帯の改質効果；日本材料 学会，材料
65(11)
，787-792
，2016-11
Ⅴ-41 第44回土木学会関東支部技術研究発表会
